JP2004266198A - パターン描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ミラーデバイスを用いたレーザビーム描画装置では、紫外レーザ光によって、ミラーデバイスが動作不良を起こすことがあった。
【解決手段】二次元配列微小ミラー１０８にレーザ光を入射させる前に、レーザビーム変換器１０７によって、マルチビーム化し、各マルチビーム化された細いレーザ光を各マイクロミラーに正確に入射させる。この構成によれば、隣接するマイクロミラーの間から紫外レーザ光がミラー内部に入り込むのを抑制できるため、ミラーデバイスの動作不良を無くすことができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路の製造工程で用いられるマスクを作成するための装置に関し、特に、マスク製作のための露光工程で利用されるパターン描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路の製造工程に用いられるマスク（レチクルとも呼ばれることがある）を作成するには、マスクの基板となる石英板などの表面に、目的とする回路パターンに相当するパターン状に露光光を遮光するクロム膜等を付ける必要がある。このクロム膜等をパターン状に形成するために、パターン状に描画して露光する装置である電子ビーム直接描画装置が広く利用されている。更に、電子ビームではなく、紫外域のレーザ光（以下、紫外レーザ光と略す）を用いてパターン露光する装置として、レーザビーム描画装置と呼ばれる露光装置も用いられている。
【０００３】
レーザビーム描画装置には、一本或いは複数本に分割された紫外レーザ光をマスク基板にパターン描画する構造の装置と、微小なミラーを二次元配列状に多数並べた反射鏡表示素子（デジタルマイクロミラーなどと呼ばれるデバイスであり、以下、ミラーデバイスと呼ぶ）を用いて、これに紫外レーザ光を照射し、反射光をパターン的に制御して、マスク基板上にパターン描画する装置がある。尚、これに関しては、例えば、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，ｖｏｌ．４５６２，２００２年、第３８頁〜４４頁において示されている。
【０００４】
【非特許文献１】
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，ｖｏｌ．４５６２，２００２年、第３８頁〜４４頁
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記ミラーデバイスを用いたレーザビーム描画装置では、露光用の紫外レーザ光の波長が短くなると、ミラーデバイスにおけるマイクロミラーが動かなくなるなどの動作不良を起こし、デバイスとして劣化することがあった。
【０００６】
本発明の目的は、ミラーデバイスを用いたレーザビーム描画装置において、紫外レーザ光を用いてもミラーデバイスが動作不良を起こさない装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明では露光用の紫外レーザ光を二次元配列微小ミラーに入射させる前に、マルチビームに変換したものである。これによると、ミラーデバイスにおける各微小ミラーに対してのみ、マルチビームを構成する各細いレーザ光を入射させることができるため、隣り合う微小ミラーの間からデバイス内部に紫外レーザ光が入り込むのを抑制できる。その結果、ミラーデバイスが動作不良を引き起こすことが抑制できるようになった。
【０００８】
なお、このようにミラーデバイスの動作不良を抑制できるようになった理由としては、以下のことが考えられる。従来の装置では、隣り合う微小ミラーの間からデバイス内部に入り込んでいた紫外レーザ光が、デバイスを構成する材料中で吸収され、これにより温度上昇を引き起こして、動作不良に至っていたと推定される。特に、波長が短くなる程、一般に材料表面での吸収率が向上するからである。
【０００９】
また、隣り合う微小ミラーの間に関しては、例えば、前記非特許文献で示されたミラーデバイスにおける各微小ミラーは寸法が１６ミクロンとてっているが、隣り合う微小ミラーの間は約１ミクロンの隙間がある。つまり、各微小ミラーは独立に動くことから、隣り合う微小ミラー間の隙間を無くすことは不可能である。したがって、従来の装置では、隣り合う微小ミラーの間から紫外レーザ光が必ず入り込み、この結果、ミラーデバイスの動作不良が生じることが判明した。
【００１０】
具体的に言えば、本発明の一態様によれば、二次元配列状の微小ミラーを用いたパターン描画装置において、露光用に用いる紫外レーザ光を、前記二次元配列状の微小ミラーに入射させる前に、マルチビームに変換することを特徴とするパターン描画装置が得られる。この場合、前記紫外レーザ光をマルチビームに変換するために、マイクロレンズアレーを用いても良いし、遮光膜を有するウィンドを用いても良い。更に、前記ウィンドは前記二次元配列状の光制御素子と一体化されても良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態に掛かるパターン描画装置１０１の構成とその応用例を示す図である。二次元配列微小ミラー１０８を備えたパターン描画装置１０１は、縮小投影光学系１０２、及び、波長１９３ｎｍである紫外域のレーザ光Ｌ１１を発生するエキシマレーザ１０３とともに、ここでは全体装置を構成している。
【００１３】
エキシマレーザ１０３から取り出されたレーザ光Ｌ１１は、ミラー１０５ａ、１０５ｂで反射して、整形光学系１０６を通過して矩形断面のレーザ光Ｌ１２が形成される。レーザ光Ｌ１２は、ミラー１０５ｃで反射し、レーザビーム変換器１０７を通過してから、パターン描画装置１０１における二次元配列微小ミラー１０８に入射する。本発明の本実施形態では、レーザ光Ｌ１３は、レーザビーム変換器１０７によってマルチビーム化される。即ち、レーザ光Ｌ１４は細いビームが多数束ねられたものである。二次元配列微小ミラー１０８では、パターンデータ出力装置１０４からのデータによって、各微小ミラーの反射面が個別に制御され、目的とする描画パターンの全部又は一部分のパターン状に微小ミラーを制御している。前記パターンを形成させる微小ミラーに入射するマルチビームレーザ光は、ここで反射すると、レーザ光Ｌ１５のように進み、レンズ１０９ａと１０９ｂとを通過してパターン（図示せず）を表出する。表出パターンは、そのままマスクレス露光のために被露光基板に入射されることもあるし、又は、マスクを形成すべくマスク基板に入射されることもあるが、本実施形態では、直接、縮小投影光学系１０２に入射して、ステージ１１０に載せられたパターン描画基板１１１上に入射される。すなわち、二次元配列微小ミラー１０８における微小ミラーが並んだ面が縮小投影される。これにより、二次元配列ミラー１０８によって形成されたパターンがパターン描画基板１１１上に描画パターン１１２となって、パターン露光される。なお、パターン描画基板１１１とは、マスクを製造するために露光する場合は、マスク基板のことであり、半導体集積回路を製造するために露光する場合はシリコンウェハのことである。
【００１４】
なお、図１に示された光検出器１２３は、二次元配列微小ミラー１０８の動作チェックをするために備えられている。パターン描画を行う前に、光検出器１２３はレーザ光の通過する位置（すなわち、光路内）に移動し、そこを通過するレーザ光の光量を測ることができる。つまり、図で矢印で示したように光路から出し入れできるようになっている。動作チェック手法としては、例えば、パターンデータ出力装置１０４によって、二次元配列微小ミラー１０８における全マイクロミラーに対して、パターン描画しない方向にレーザ光を反射させるように設定する（なお、これを全ＯＦＦモードと呼ぶ）。その場合に、もしも、光路内に設置された光検出器１２３によって僅かでも光量を検出した場合は、二次元配列微小ミラー１０８において、誤動作しているマイクロミラーが存在したことになる。その場合、パターン描画装置１０１では、二次元配列微小ミラー１０８を自動的に予備のものと交換するようになっている。
【００１５】
以上のように、本実施形態では、全ＯＦＦモードに設定した上で、光検出器１２３を光路内に移動して、レーザ光Ｌ１１を発生させることで、誤動作したマイクロミラーが存在しているか否かを高い精度で判別できるようになった。つまり、例え、１個のマイクロミラーが誤動作していても、レーザ光Ｌ１５のように進むレーザ光が検出されるからである。
【００１６】
次に、レーザビーム変換器１０７の詳細を図２を参照して説明する。図２はレーザビーム変換器１０７の３つの実施例を断面で表した構成図である。図２（ａ）に示した実施例におけるレーザビーム変換器１０７ａは、石英から成るギャップレスマイクロレンズアレー１１６とマイクロレンズアレー１１７とで構成されており、これらを通過することで、レーザ光Ｌ１３はマルチビーム化されたレーザ光Ｌ１４となり、二次元配列微小ミラー１０８へ進む。レーザ光Ｌ１４を構成する各細いビームが、二次元配列微小ミラー１０８内の各マイクロミラー１１５のみに当たるようになり、二次元配列微小ミラー１０８におけるマイクロミラー１１５間の間隙を通って内部に進むことはない。即ち、マルチビームを構成する細いビームは、二次元配列微小ミラー１０８内のマイクロミラー１１５に対して１対１に照射される。したがって、二次元配列微小ミラー１０８は、長期間使用しても動作不良を起こすことはない。
【００１７】
また、図２（ｂ）に示した実施例におけるレーザビーム変換器１０７ｂは、石英から成る凹凸マイクロレンズアレー１１８のみで構成されており、ここに入射するレーザ光Ｌ１３は、マルチビーム化されたレーザ光Ｌ１４に変換され、マイクロミラー１１５に対して１対１に入射される。したがって、前記同様に、二次元配列微小ミラー１０８が動作不良を起こすことはない。
【００１８】
また、図２（ｃ）に示した実施例におけるレーザビーム変換器１０７ｃでは、レーザ光Ｌ１３は石英から成るウィンド１１９に入射する。ウィンド１１９には、遮光線１２０が縦横に付けられている。図は断面を示しているため、黒四角で描かれているが、実際には線状である。遮光線１２０は、入射するレーザ光Ｌ１３を反射するクロームやアルミ、或いは、レーザ光Ｌ１３を吸収する材質でも良い。遮光線１２０によりマルチビーム化されたレーザ光Ｌ１４は、二次元配列微小ミラー１０８内の各マイクロミラー１１５のみに当たるようになり、二次元配列微小ミラー１０８におけるマイクロミラー１１５の間隙を通って内部に進むことはない。
【００１９】
以上のように、本発明のパターン描画装置１０１では、二次元配列微小ミラー１０８に入射するレーザ光Ｌ１３をレーザビーム変換器１０７（ａ）〜（ｃ）を通して、マルチビーム化することで、二次元配列微小ミラー１０８内のマイクロミラー１１５のみに紫外レーザ光が当たる。したがって、二次元配列微小ミラー１０８が動作不良を起こすことはない。
【００２０】
次に、本発明のパターン描画装置で用いられるレーザビーム変換器の別の実施例を図３を用いて説明する。図３は、レーザビーム変換器１０７ｄの構成を示す断面図である。レーザビーム変換器１０７ｄでは、図１に示したパターン描画装置１０１の構成が多少異なり、二次元配列微小ミラー１０８にレーザ光を入射させるために、図１のミラー１０５ｃは用いておらず、図１のレーザ光Ｌ１２は、ビームスプリッタ１１４に当たる。ここで、反射して、レーザ光Ｌ１３のように図３の上方に進み、レーザビーム変換器１０７ｄに入射する。
【００２１】
レーザビーム変換器１０７ｄは、二次元配列微小ミラー１０８の近傍に配置され、２枚のギャップレスマイクロレンズアレー１２１ａと１２１ｂとで構成されている。ギャップレスマイクロレンズアレー１２１ａと１２１ｂとでは、レンズの焦点距離が異なっており、一方のギャップレスマイクロレンズアレー１２１ａの焦点距離が僅かに短くなっている。これによって、ギャップレスマイクロレンズアレー１２１ａから図の上方に進むレーザ光Ｌ１４はマルチビーム化される。マルチビームＬ１４は二次元配列微小ミラー１０８において目的とするパターンを形成するように制御されるマイクロミラー１１５によって正反対に反射される。これにより、反射後のレーザ光Ｌ１４は、再びギャップレスマイクロレンズアレー１２１ａと１２１ｂとを通過することで、再び一本のレーザ光Ｌ１３に戻される。このレーザ光Ｌ１３は、ビームスプリッタ１１４を透過して、レーザ光Ｌ１５のように進む。レーザ光Ｌ１５は、レンズ１０９ａを通過することで、絞られながら進み、図１に示されたアパーチャ１１３内の穴を通過する。
【００２２】
一方、二次元配列微小ミラー１０８において目的としないパターン（図１の描画パターン以外のパターン）を形成するように制御されるマイクロミラー１１５に入射するレーザ光Ｌ１４は、マイクロミラー１１５で反射すると、図で斜め下方に進む（但し、図示していない）。但し、レーザビーム変換器１０７ｄが二次元配列微小ミラー１０８の近傍に配置されているため、反射光はレーザビーム変換器１０７ｄを再び通過してしまう。ところが、斜め下方に進んでいるため、レンズ１０９ａを通過後、アパーチャ１１３の穴を通過することができず、ここでカットされる。
【００２３】
本実施例の特徴としては、レーザビーム変換器１０７ｄを二次元配列微小ミラー１０８の近傍に配置させたことで、レーザビーム変換器１０７ｄで形成されるマルチビームを構成する各細いビームが、二次元配列微小ミラー１０８の各マイクロミラーに正確に当たるように調整することが容易になった。
【００２４】
なお、本実施例のように、二次元配列微小ミラー１０８で反射して、パターン情報を有するマルチビーム化されたレーザ光が、レーザ光Ｌ１５のように再び１本のビームに戻ることで、パターン描画基板１１１上に転写されるパターンが線の場合、途切れた点線ではなく実線になる。
【００２５】
次に、本発明のパターン描画装置において用いられるレーザビーム変換器の別の実施例を図４を用いて説明する。図４は、レーザビーム変換器１０７ｅの構成を示す断面図である。レーザビーム変換器１０７ｅの構造は、図２（ｃ）に示したレーザビーム変換器１０７ｃと同様に、石英から成るウィンド１１９’に遮光線１２０’が付けられたものである。但し、本実施例におけるウィンド１１９’は、枠１２２によって二次元配列微小ミラー１０８’と一体化されている。
【００２６】
レーザビーム変換器１０７ｅを構成するウィンド１１９’に入射するレーザ光Ｌ１３は、遮光線１２０’によって一部がカットされるため、レーザ光Ｌ１４はマルチビーム化され、各細いビームが各マイクロミラー１１５’のみに当たる。したがって、二次元配列微小ミラー１０８’が動作不良を起こすことはない。
【００２７】
一方、マイクロミラー１１５’を反射するレーザ光がレーザビーム変換器１０７ｅを構成するウィンド１１９’を通過する際に、各細いビームは遮光線１２０’が付いていない部分を通過するように調整されている。したがって、ウィンド１１９’を通過していく反射レーザ光Ｌ１５は遮光線１２０’でカットされていない。なお、前記調整は、枠１２２の長さで行われる。
【００２８】
本実施例の特徴としては、レーザビーム変換器１０７ｅを構成するウィンド１１９’を二次元配列微小ミラー１０８’と一体化した点であるが、一般にミラーデバイスには、表面にウィンドが付けられている。したがって、ミラーデバイスのウィンド自体に遮光膜を付けることで、レーザビーム変換器とすることができる。
【００２９】
なお、本実施例におけるレーザビーム変換器１０７ｅを構成する遮光線１２０’を付ける作業工程としては、二次元配列微小ミラー１０８’自体を用いて光化学反応を利用しても良い。これによると、遮光線１２０’が付けられる位置を各マイクロミラー１１５’の位置に正確に合わせることが可能になる。あるいは、遮光線１２０’をインクジェット装置を用いてインク状の紫外光吸収体で形成しても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明のパターン描画装置によると、ミラーデバイスの内部まで紫外レーザ光が入り込むのを防止し、ミラーデバイスが動作不良を起こしたり、劣化することがなくなり、信頼性が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るパターン描画装置およびそれを応用した装置の構成図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、及び、（ｃ）は、図１に示されたパターン描画装置に適用可能なレーザビーム変換器を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施例に係るレーザビーム変換器を示す断面図である。
【図４】本発明の更に他の実施例に係るレーザビーム変換器を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１ パターン描画装置
１０２ 縮小投影光学系
１０３ エキシマレーザ
１０４ パターンデータ出力装置
１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ ミラー
１０６ 整形光学系
１０７、１０７ａ〜１０７ｅ レーザビーム変換器
１０８、１０８‘ 二次元配列微小ミラー
１０９ａ、１０９ｂ レンズ
１１０ ステージ
１１１ パターン描画基板
１１２ 描画パターン
１１３ アパーチャ
１１４ ビームスプリッタ
１１５、１１５‘ マイクロミラー
１１６、１２１ａ、１２１ｂ ギャップレスマイクロレンズアレー
１１７ マイクロレンズアレー
１１８ 凹凸マイクロレンズアレー
１１９、１１９‘ ウィンド
１２０、１２０‘ 遮光線
１２２ 枠
１２３ 光検出器
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５ レーザ光

Claims (10)

1. 二次元配列状の微小ミラーを用いたパターン描画装置において、露光用に用いる紫外レーザ光を、前記二次元配列状の微小ミラーに入射させる前に、マルチビームに変換することを特徴とするパターン描画装置。
2. 請求項１において、前記紫外レーザ光をマルチビームに変換するために、少なくとも１組のマイクロレンズアレーを用いることを特徴とするパターン描画装置。
3. 請求項１において、前記紫外レーザ光をマルチビームに変換するために、線状の遮光膜を有するウィンドを用いることを特徴とするパターン描画装置。
4. 請求項３において、前記ウィンドを前記二次元配列状の微小ミラーと一体化させることを特徴とするパターン描画装置。
5. 請求項２において、前記マイクロレンズアレーは第１のマイクロレンズアレーと、この第１のマイクロレンズアレーに対向するように設けられた第２のマイクロレンズアレーとの二組のマイクロレンズアレーによって構成されていることを特徴とするパターン描画装置。
6. 二次元配列状の微小ミラーと、露光用紫外レーザ光を導入する手段と、前記紫外レーザ光をマルチビームに変換して前記微小ミラーに照射するビーム変換器とを有することを特徴とするパターン描画装置。
7. 請求項６において、前記ビーム変換器は、単一または一対のマイクロレンズアレーを含むことを特徴とするパターン描画装置。
8. 請求項７において、前記一対のマイクロレンズアレーは、互いに異なる焦点距離を備えたマイクロレンズによって構成されていることを特徴とするパターン描画装置。
9. 請求項６において、前記ビーム変換器は、遮光膜を有するウィンドを含むことを特徴とするパターン描画装置。
10. 請求項６において、前記ビーム変換器は、凹凸マイクロレンズアレーを含むことを特徴とするパターン描画装置。

Images